DE60109629T2

DE60109629T2 - Ultraschallgerät zur untersuchung von zellgewebe

Info

Publication number: DE60109629T2
Application number: DE60109629T
Authority: DE
Inventors: Kevin Kelly; Roger Royce; J. Richard PETERSON; E. Luis PONCE; M. Christopher UNDERBRINK; W. Matthew SMITH; C. Donald GOSS
Original assignee: Sonocine Inc Venice; SonoCine Inc
Current assignee: Sonocine Inc Venice; SonoCine Inc
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: CA2773055A1; CN1469723A; BR0114815A; CA2424077A1; AU1332502A; ATE291372T1; US20030125626A1; DE60109629D1; US20030125623A1; US6932768B2; BR0114815B1; CN1215817C; ES2238052T3; US7445599B2; US6524246B1; US20150099974A1; JP2004516865A; US20040015080A1; US6808495B2; US8911370B2

Description

Gebiet der Erfindung
Das Gebiet der Erfindung betrifft Ultraschall-Scannen und -Diagnostiken für Zellgewebe.
Hintergrund der Erfindung
Ultraschall-Sonden sind für viele Jahre zum Scannen von Zellgewebe verwendet worden. Derzeit wird jede medizinische Ultraschall-Untersuchung, ob des Herzens, des Beckens, des Unterleibs, der weichen Gewebe oder jedes anderen Systems gewöhnlich als eine Anzahl von einzelnen Frames oder Abbildungen aus einer Untersuchung dargestellt, die in einer dynamischen filmartigen Weise durchgeführt wird. Jedoch ist die Nützlichkeit des Scannens von der Geschicklichkeit des Bedieners abhängig, der die Sonde mit der Hand während des Beobachtens der Scannbilder auf einem Monitor bedient zum Identifizieren von Bereichen von Interesse. Sobald diese Bereiche identifiziert sind, nimmt der Bediener üblicherweise einzelne oder mehrere einzelne Scannbilder auf, die diese Bereiche zeigen.
Weil der Bediener ein paar Frames von der großen Anzahl auswählen muss, die während des Scannens erzeugt worden sind, ist der Prozess offen für Fehler. Dem Bediener kann es misslingen, ein Bild von einem wichtigen Befund zu selektieren oder er kann eine Abbildung auswählen, welche den Gesamtbefund falsch darstellt. Zusätzlich, da der Bediener die Sonde mit der Hand bedient und die Geschwindigkeit der Sonde über das Gewebe mit der Bild-Eingangsrate der Sonde nicht korreliert werden kann, ist die Abdeckung des gescannten Gewebes ziemlich willkürlich. Als Ergebnis nimmt der Bediener keine Serie von Bildern auf, die einen zusammenhängenden und kompletten Satz von Abbildungen für das gesamte gescannte Gewebe repräsentiert. Auch erlaubt die manuelle Betätigung der Sonde keine völlig gleichförmige Abdeckung des Gewebes, sogar wenn mehrere Durchläufe verwendet werden.
Ein zweites Verfahren zum Aufnehmen von Ultraschall-Untersuchungen wird für dynamische Untersuchungen wie beispielsweise in der Echokardiographie verwendet, wobei ein dynamisches Aufnehmen auf einem Videoband erzeugt wird. Leider ist dieses analoge Verfahren nicht an das digitale, sonographische Aufnehmen von einzelnen Frames angepasst. Folglich gibt es einen großen Verlust an Einzelheit, der die Auswertung von einzelnen Frames verhindert, was die Nützlichkeit von dem Videoband zum Diagnostizieren von Gewebeanomalien limitiert. Der interpretierende Arzt hat keinen Weg, um die Geschwindigkeit der Wiedergabe zu variieren oder um die Größe des Bildes zu variieren. Auch kann der Arzt nicht den inhärenten Kontrast und die Helligkeit der Abbildungen variieren, nur die Monitoreinstellungen. Diese Schwierigkeiten strecken die Überprüfungszeit und verhindern die optimale Betrachtung. Zusätzlich ist die Benutzung von einzelnen Videobändern für einzelne Patienten teuer und verursacht ein Lagerungsproblem.
Speziell fürs Abtasten von asymptomatischen Frauen nach verborgenem Brustkrebs, gibt es gegenwärtig zwei Verfahren, welche weitverbreitet verwendet werden, die körperliche Untersuchung und die Mammographie. Beide von diesen Verfahren sind mangelhaft. Die körperliche Untersuchung kann üblicherweise Karzinome, welche kleiner als 1/2 Zoll im Durchmesser sind, nicht entdecken. Manche Karzinome müssen zur Entdeckung vielfach größer. Die Mammographie ist ungeeignet, mehr als 30% von Karzinomen zu entdecken, welche kleiner als 1/2 Zoll sind. Etwa 5 bis 10% von größeren Karzinome sind bei der Mammographie verborgen. Bei Mammographien wird auch Strahlung und eine notwendige, schmerzhafte Kompression der Brust verwendet, was Frauen entmutigt, routinemäßig Mammographien zu haben.
Obwohl von der ärztlichen Gemeinde nicht richtig anerkannt, ist Ultraschall gut beim Diagnostizieren von Brustkarzinomen, wenn die Position der Anomalie erst mit einer anderen Modalität ausfindig gemacht worden ist, wie z.B. durch Mammographie oder körperliche Untersuchung. Wenn Ultraschall als ein Abtast-Verfahren für die gesamte Brust verwendet wird, sind dennoch Malignome üblicherweise schwer aus dem Hintergrundgewebe zu erkennen. In der Vergangenheit gab es zwei Schemen zum Verwenden von Ultraschall zum Brustscreening, aber sie scheiterten, die Zustimmung zu erhalten, aufgrund ihrer unakzeptabel niedrigen Erfolgsrate beim Auffinden von Karzinomen.
Das eine Verfahren war ein Wasserbadsystem mit mehreren Ultraschallsonden und der Brust in einem Wasserbad, welches das Generierung von Abbildungen von der gesamten Brust in aufeinanderfolgenden Scheiben erlaubte. Diese Scheiben können in einer Abfolge mit einer Rate von einer alle zehn Sekunden betrachtet werden.
Das zweite Verfahren war das Scannen auf Videoband aufzunehmen, was von einem Techniker ausgeführt wird, der die gesamte Brust untersucht. Dieses Verfahren hatte den Nachteil, dass es ziemlich willkürlich in der Brustabdeckung ist. Die veränderliche Geschwindigkeit der manuellen Bewegung erlaubt nicht, dass das Gewebe gleichmäßig abgebildet wird, da die Geschwindigkeit nicht zu der Frame-Einfangrate der Ultraschall-Sonde synchronisiert ist. Videoband-Aufzeichnen ergeben auch wegen der oben beschriebenen Gründe einen Qualitätsverlust der Abbildungen.
Bis heute wurde kein Verfahren zum gleichmäßig und zuverlässig Verwenden von Ultraschall-Sonden entwickelt zum Erstellen eines zusammenhängenden und kompletten Satzes von Scann-Abbildungen für einen gesamten Bereich von Zellgewebe wie beispielsweise die menschliche Brust. Ultraschall wird gewöhnlich zum Untersuchen von Bereichen von Interesse im Zellgewebe verwendet, die bereits durch andere Screening-Verfahren wie beispielsweise die Mammographien, Röntgenstrahlen und MRI-Scanns identifiziert worden sind. Der Ultraschall wird gewöhnlich nicht als ein Screening-Werkzeug für Zellgewebe-Anomalien verwendet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Ultraschall-Scann und Zellgewebe-Diagnostik-System. Eine Reihenfolge von Querschnitts-Ultraschall-Abbildungen des Gewebes werden mit Mitteln zum Ermitteln der Position von jedem einzelnen Abbild generiert. Die Erfindung präsentiert auch ein systematisches Verfahren zum Screening von Zellgewebe unter Verwendung von Querschnitt-Ultraschall-Scanns.
In einem ersten separaten Aspekt der Erfindung wird eine Ultraschall-Sonde über das mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit zu scannende Gewebe getrieben. Ein gleichmäßiges Abbilden des Gewebes kann erreicht werden.
In einem zweiten separaten Aspekt der Erfindung wird eine Ultraschall-Sonde über das mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit zu scannende Gewebe getrieben. Die Geschwindigkeit der Sonde über dem Gewebe wird an die Bild-Einfangsrate des Ultraschall-Scanners angepasst. Ein noch gleichmäßigeres Abbilden des Gewebes kann erreicht werden.
In einem dritten separaten Aspekt der Erfindung wird eine Ultraschall-Sonde über das mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit zu scannende Gewebe getrieben. Der Winkel der Ultraschall-Sonde kann vor und während des Scann-Prozesses eingestellt werden, um einen optimalen Kontakt mit dem zu scannenden Gewebe aufrechtzuerhalten. Ein noch gleichmäßigeres Abbilden des Gewebes kann erreicht werden.
In einem vierten separaten Aspekt der Erfindung wird eine Ultraschall-Sonde über das mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit zu scannende Gewebe getrieben, wobei die Geschwindigkeitsvariationen berücksichtigt werden, die durch Änderungen des Winkels der Sonde beim Folgen der Gewebekonturen verursacht werden. Ein noch gleichmäßigeres Abbilden des Gewebes kann erreicht werden.
In einem fünften separaten Aspekt dieser Erfindung wird eine Ultraschall-Sonde über das mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit zu scannende Gewebe in einer im Wesentlichen geraden Linie getrieben und die Position der Sonde wird seitlich entlang der im Wesentlichen geraden Linie eingestellt, um die Änderungen des Winkels der Sonde zu berücksichtigen, die durch das Folgen der Gewebekonturen verursacht wird. Ein noch gleichmäßigeres Abbilden des Gewebes kann erreicht werden.
In einem sechsten separaten Aspekt der Erfindung wird eine Ultraschall-Sonde über das mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit zu scannende Gewebe getrieben. Die Bilddaten von der Ultraschall-Sonde werden konvertiert und in einem Format gespeichert, das mit einer Bildbetrachter-Anwendung kompatibel ist. Die Daten werden mit einer spezialisierten Bildbetrachter-Anwendung betrachtet, welche ein schnelles, aufeinanderfolgendes Abspielen der Bilder erlaubt. Ein verbessertes Verfahren zum Gewebe-Scannen nach Karzinomen und Anomalien wird daher erreicht. Die Bildbetrachter-Anwendung kann die Fähigkeit haben, dem Anwender zu ermöglichen, Punkte von Interessen auf einzelnen Scann-Bildern auszuwählen und auch einen bekannten Referenzpunkt auf demselben oder einem anderen einzelnen Bild auszuwählen. Die Bildbetrachter-Anwendung berechnet dann die Abstände zwischen den beiden Punkten in drei Dimensionen. Die genaue Position des Punktes von Interessen auf dem Patienten kann daher ermittelt werden.
In einem siebten separaten Aspekt der Erfindung werden Positionsdaten für jeden Bild-Frame gesammelt. Dies ermöglicht, eine Ultraschall-Sonde ohne Bedarf an vollkommen gleichmäßiger Geschwindigkeit zu betätigen und ermöglicht dennoch eine genaue Auffindung der Merkmale oder Anomalien.
In einem achten separaten Aspekt dieser Erfindung können die Bilder so betrachtet werden, dass dem Anwender ermöglicht wird, Punkte von Interessen auf einzelnen Scann-Bilden auszuwählen und auch einen bekannten Referenzpunkt auf demselben oder auf einem anderen einzelnen Bild auszuwählen, welcher beim Brustkrebs-Screening normalerweise die Brustwarze ist. Abstände zwischen den zwei Punkten in drei Dimensionen können dann berechnet werden. Die exakte Position des Punktes von Interesse auf dem Patient kann daher durch Messen von der Brustwarze zu dem Punkt von Interesse ermittelt werden.
In einem neunten separaten Aspekt der Erfindung wird beim Brustgewebe-Scannen über der Brustwarze ein Polster angeordnet, welches andere Ultraschall-Eigenschaften als das Brustgewebe hat und der Scann wird ausgeführt. Das Polster erscheint in den Scann-Bildern und identifiziert die Brustwarze als einen Referenzpunkt und reduziert den Verlust von Schallinformationen hinter der Brustwarze (Ultraschall-Beschattung).
In einem zehnten separaten Aspekt dieser Erfindung weist das Brustgewebe-Scannen aus dem neunten Aspekt ferner eine Abdeckung auf, die über die Brust während des Scannens angeordnet ist zum Halten der Brust und der Brustwarze während des Scannens an Ort und Stelle und zum Reduzieren der Ultraschall-Beschattung. Ein verbessertes Abbilden ist daher möglich.
In einem elften separaten Aspekt der Erfindung werden Kombinationen der vorangehenden Aspekte betrachtet zum Bereitstellen eines größeren Vorteils.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, die erlauben, dass das Zellgewebe zuverlässig auf Anomalien durch Ultraschall-Scannen untersucht wird. Andere und weitere Aufgaben und Vorteile werden sich hiernach zeigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das die Elemente eines Zellgewebe-Screening-Werkzeugs und seine Zusammenschaltungen zeigt.
2 stellt eine Draufsicht von einer Patientenplattform und von einem Sonden-Träger dar.
3 stellt eine Seitenansicht von einer Patientenplattform und von einem Sonden-Täger dar.
4 stellt eine Endenansicht von einer Patienten-Plattform und von einem Sonden-Träger dar, der eine Ultraschall-Sonde hält.
4A stellt eine Seitenansicht von einem Trägerarm und einem Sonden-Träger, der eine Ultraschall-Sonde und einen Winkelsensor hält.
4B stellt eine Endenansicht von einem Trägerarm und einem Sonden-Träger dar, der eine Ultraschall-Sonde und einen Winkel-Sensor hält.
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Mehrzahl von Scann-Reihen von Scannreihen-Abbildungen von einer menschlichen Brust zeigt.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das beschreibt wie das Betrachtungsprogramm auf dem Computer Daten von dem Ultraschall-Scanner erlangt, sie in Digital-Bilddaten umwandelt, die von dem Betrachtungsprogramm verwendet werden können, und eine Bilddatei erstellt.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das beschreibt wie ein Anwenderinterface des Betrachtungsprogramms arbeitet, um Daten von dem Ultraschall-Scanner zu erlangen und um eine Bilddatei in dem Computer zu erstellen.
8 ist ein Schema von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel von einer Bilddatei, die eine Mehrzahl von Scannreihen-Bilder enthält.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das beschreibt wie das Anwenderinterface von dem Betrachtungsprogramm während der Wiedergabe der Bilder auf dem Computer arbeitet.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf der Standortbestimmungs-Funktion des Betrachtungsprogramms beschreibt.
11A ist eine Vorderansicht von einer Stoffabdeckung.
11B ist eine Rückansicht von einer Stoffabdeckung.
12A ist eine Draufsicht von einem Brustwarzen-Polster.
12B ist eine Seitenansicht von einem Brustwarzen-Polster.
12C ist eine Perspektivansicht von einem Brustwarzen-Polster.
13 ist ein schematisches Diagramm, das die Signale zwischen dem Winkel-Sensor, dem Computer und den Motoren zeigt.
Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
Wie in 1 gezeigt ist, weist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel auf: Eine Patienten-Plattform 2 zum Fixieren des Patienten und zum Bereitstellen einer Basis für das Halte-Element 4, den Sonden-Träger 5, welcher mit dem Halte-Element 4 verbunden ist, das zur Translationsbewegung geeignet ist zum Führen der Sonde über das zu scannende Gewebe, eine standard-medizinische Ultraschall-Scannvorrichtung 6 mit einer zughörigen Sonde 8, eine Fernsteuervorrichtung 10, die den Sonden-Träger 5 betätigt, einen Standardcomputer 12, eine Verbindungsvorrichtung 14 zwischen der Ultraschall-Vorrichtung 6 und dem Computer 12, und ein Betrachtungsprogramm, das Bilddaten von der Ultraschall-Vorrichtung erhält und sie in Bilddaten umwandelt, die mit dem Betrachtungsprogramm kompatibel sind, und die Bilder anzeigt. Die medizinische Ultraschall-Scannvorrichtung 6 ist eine Maschine, die von der zugehörigen Ultraschall-Sonde 8 Signale sendet und empfängt, wobei beide üblicherweise als eine einzelne Einheit vertrieben werden. Die Ultraschall-Scannvorrichtung 6 mit der zugehörigen Sonde 8, der Computer 12 und die Verbindungsvorrichtung 14 sind kommerziell verfügbar.
Der mechanische Träger 5, der die Ultraschall-Sonde 8 hält, kann mit dem Ultraschall-Scanner 6 verbunden werden. Die Synchronisation zwischen dem mechanischen Träger 5 zum Halten der Sonden und der Ultraschall-Scanner 6 kann während der Aufnahme der Scanns angewendet werden.
Sonden-Träger
Um im wesentlichen parallele und zusammenhängende Bilder zu erzielen, treibt eine mechanische Vorrichtung, die die Ultraschall-Sonde 8 hält, die Sonde über das bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit zu scannende Gewebe. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, welches in 3 gezeigt ist, ist der Mechanismus, der die Sonde 8 hält, an einer Patienten-Plattform 16 befestigt, die den Patienten während der Untersuchung fixiert und als Basis für den Mechanismus wirkt. Der Träger-Wagen 18, der in 2 und 3 gezeigt ist, weist zwei parallele, vertikale Elemente, die an Schienen 20 unterhalb der Plattform angebracht sind, und ein horizontales Element auf, das an dem Oberteil der beiden vertikalen Elemente angebracht ist, wie in 4 gezeigt. Die Schienen 20 ermöglichen, dass der Wagen 18 entlang der Länge der Plattform oder der x-Achse zu bewegen ist, wie in 2 und 3 gezeigt. An dem horizontalen Element ist zwischen den zwei vertikalen Elementen ein anderes vertikales Element mit einem angebrachten halb-U-förmigen Element angebracht, welches Trägerarm 22 genannt wird, welcher an dem Träger 24 angebracht ist, der eine Ultraschall-Sonde 8 hält. Der Trägerarm 22 ist derart angebracht, dass es möglich ist ihn sowohl entlang der Y-Achse als auch der Z-Achse zu bewegen, so dass er sich sowohl über den Patienten als auch näher hin zu/weiter weg von dem Patienten auf der Plattform bewegen kann, wie in 4 gezeigt. Der Träger 24 an sich ist gelengig zum Halten der Sonde bei jedem gewünschten Winkel bezüglich des Patientens durch Drehen um die x- und y-Achse. Der Träger 24 kann die Sonde 8 in einem festgelegten Winkel während des Scannens halten oder kann während des Scannprozesses zum Senkrecht-Halten der Sonde 8 zu der Haut des Patienten (oder jede andere bevorzugte Orientierung) eingestellt werden.
Zum Schutz der Wagenanordnung, wenn sie nicht verwendet wird, und zum Verhindern, dass der Patient sich an ihr verfängt, wenn er zunächst auf der Plattform liegt, ist die Anordnung in einer "Garage" 26 an einem Ende der Plattform 16 untergebracht. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Wagen 18 entlang der x-Achse der Plattform 16 von einem oder von mehreren Motoren angetrieben, die mittels eines Mikroprozessors gesteuert werden. Der Trägerarm 22 wird ebenfalls entlang seiner beiden Achsen während des Scannens von einem oder von mehreren Motoren bewegt, die mittels eines oder mehrerer Mikroprozessoren gesteuert werden. Der (Die) Mikroprozessor(en) kann (können) von dem Computer 12 separat sein, der das Betrachtungsprogramm (unten beschrieben) betätigt oder der Computer 12 kann für diesen Zweck verwendet werden. Der Trägerarm 22 wird entlang der z-Achse zum Aufrechterhalten eines gleichbleibenden Kontakts zwischen der Sonde 8 und der Haut des Patientens während des Scannens bewegt. Der Trägerarm 22 hält einen konstanten Druck der Sonde 8 an dem Patient, mit einem voreingestellten vom Anwender gewählten Druck, aufrecht. Dieser Druck wird während des Scannens überwacht und eine Überbrückungs-Funktion wird den Trägerarm 22 hinauf weg von dem Patient in der z-Achse bewegen, wenn ein maximales Drucklevel erkannt wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel hält der Bediener den Druck während des Scann-Prozesses manuell aufrecht und der Druck kann unter Verwendung von einem Drucksensor(en) in der Nähe des Sondenkopfes gemessen werden. Der Trägerarm 22 wird zum Befreien des Patienten am Ende des Scanns aufwärts bewegt. Eine manuelle Überbrückung an der Fernsteuerung 10 ist auch verfügbar zum Weg-Bewegen des Trägerarms 22 von dem Patient, wenn es eine Panik- oder Notfall-Situation gibt.
In anderen Ausführungsbeispielen, können der Wagen 18 und der Trägerarm 22 entweder an einer parallelen Schienenanordnung (einseitig oder mehrseitig) sein oder sich aus einem gelenkigen Arm oder einigen anderen Vorrichtungen zusammensetzten, die über, unter oder benachbart zu dem Patient (mit oder ohne der Verwendung der Patienten-Plattform) angeordnet sind, der aufrecht oder geneigt angeordnet ist. Der Trägerarm 22 braucht nicht von einer Wagen-Anodnung gehalten werden, welche mit der Patienten-Plattform verbunden ist, sondern kann von der Decke, an die Wand oder an den Boden unabhängig gehängt werden, wobei eine Translationsbewegung sowohl in x- als auch in y-Richtungen bezüglich der Patienten-Plattform bereitgestellt ist. Der Trägermechanismus könnte ähnlich dem Trägermechanismus sein, der gegenwärtig zum Halten von Röntgen-Maschinen verwendet wird, wobei Mittel hinzugefügt werden zum Bereitstellen der erforderlichen Bewegung der Sonde. Die Sonde kann gehalten werden von und angetrieben werden von einem mechanischen Träger von jedem Mitteln (manuell, mechanisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder von jedem anderen Mittel, mit oder ohne gesteuertem Feedback) oder jeder Kombinationen von Verfahren. Diese einzelnen oder kombinierten Verfahren können zum Steuern der Sonde auf der X-, Y- und Z-Achse angewendet werden. Die Schwerkraft kann auch angewendet werden zum Bereitstellen des erforderlichen Drucks der Sonde auf den Patienten oder zum Helfen beim Antreiben der Sonde über das Gewebe.
Die Sonde 8 kann als eine dauerhafte oder abnehmbare Komponente des mechanischen Träger 24 designt sein. Der Träger 24 kann mit oder ohne einer bordintern eingebauten Ultraschall-Maschine 6, einer Ultraschall-Sonde 8 und oder einem Ultraschall-Sonde-Interface designt sein.
Wie in 4A und 4B gezeigt, kann der Träger 24 gelengig sein zum Ändern der Winkel-Position der Sonde 8 vor oder während des Scannens, entweder manuell oder mittels eines oder mehrerer Motoren, die mittels eines oder mehrerer Mikroprozessoren gesteuert werden. Der (die) Mikroprozessor(en) kann (können) von dem Computer 12 separat sein, der das Betrachtungsprogramm (unten beschrieben) betätigt, oder der Computer 12 kann für diesen Zweck verwendet werden. Wenn die Sonde an sich einen Gelenkkopf hat, braucht der Träger nicht schwenkbar ausgebildet sein.
In einem Ausführungsbeispiel, wo die Winkel-Position der Sonde 8 automatisch während des Scannens eingestellt wird, werden die Nick- und Roll-Einstellungen von einem oder von mehreren Verschiebungs-Sensoren ausgelöst, die um die Ultraschall-Sonde 8 angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel können alle Daten, die sich auf die Position und den Winkel der Sonde 8 beziehen, dem Betrachtungsprogramm bereitgestellt werden zum Ermöglichen, dass die Bildern mit ihrer korrespondierenden Position auf dem Patienten korreliert werden. Die Position-Daten können dem Programm erlauben das Überlappen von oder Lücken zwischen Bildern zu kompensieren. Das Messsystem kann aus einem beliebigen Mittel oder einer Konvention sein und kann irgendeine oder alle x-, y- und z-Achsen und/oder die Sonden-Winkel-Position aufweisen.
Die Geschwindigkeit des Trägers 24, der die Sonde 8 hält, wird von einem Prozessor präzise gesteuert. Die Geschwindigkeit kann mit der Erfassungsrate der Ultraschall-Scanvorrichtung 6 korelliert werden. Die gleichmäßige Geschwindigkeit der Sondenfläche 9 über das Gewebe ergibt Bilder, die im gleichmäßigen Abstand voneinander angeordnet sind, was dem Betrachtungsprogramm (unten diskutiert) erlaubt, die Position von einem ausgewählten Punkt auf jedem Bild zu berechnen. In einem Ausführungsbeispiel, wo die Sonde in einem fixierten Winkel während des Scanns gehalten wird, ist die Anordnung in gleichmäßigen Abständen alles was zum Ermitteln der Position von jedem Frame des Scanns auf dem Patienten notwendig ist. Die Ultraschall-Scanvorrichtung 6 kann als eine Steuereinrichtung wirken, welche in Kommunikation mit der Sonde 8 steht zum aufeinanderfolgenden Aktivieren der Sonde 8, wenn sie über das Gewebe bewegt wird, aber jede andere Steuereinrichtung könnte zum Aktivieren der Sonde verwendet werden, einschließlich ein Computer, der mit der Sonde oder der Scann-Vorrichtung oder mit beiden verknüpft ist.
Der Bediener kann den Anteil des zu scannenden Bereichs bestimmten und verschiedene Parameter von diesem Bereich in das Positionierprogramm des Computers 12 eingeben. Beispielsweise wird, wenn zum Brustgewebe-Scannen verwendet, der Bediener über die Haut messen, wobei die von der Sonde 8 zu überquerende Gesamtlänge bereitgestellt wird. In der gängigen Praxis ist die Breite des Gewebes, welches mittels der Ultraschall-Sonde 8 gescannt wird, im Allgemeinen zu klein, um ein Bild von einem gesamten Organ wie beispielsweise der Brust zu erfassen. Als Ergebnis werden mehrere angrenzende Durchläufe zum Bereitstellen einer kompletten Abdeckung durchgeführt. Jeder Durchlauf (eine Scan-Reihe 30 genannt) wird etwas Überlappung mit dem vorhergehenden Durchlauf haben zum Erreichen einer kompletten Abdeckung und zum Eliminieren des Potentials für fehlende Merkmale an den Randzonen des Scanns. Vor jedem aufeinanderfolgenden Durchlauf, hebt sich der Trägerarm 22 von dem Patienten weg, bewegt sich entlang der y-Achse über die Brust und entlang der x-Achse zu dem Oberteil des zu scannenden Bereichs zum Selber-Positionieren für die nächste Scan-Reihe 30, senkt sich dann selber entlang der z-Achse auf den Patienten herab. Alternativ kann der Trägerarm 22 manuell hochgehoben oder heruntergefahren werden.
Eine Scann-Reihe 30 weist eine Mehrzahl von einzelnen Bildern oder Frames 28 auf, typischerweise etwa 200 bis 300 für eine Brust. 5 zeigt wie die Frames 28 in der Scann-Reihe 30 bei einem typischen Brust-Scan angeordnet werden, aber wegen der Übersichtlichkeit wird keine Überlappung gezeigt. Eine Scann-Reihe 30 kann als ein Stapel von photographischen Objektträgern betrachtet werden, wobei jeder Objektträger einen einzelnen Frame 28 repräsentiert. Die Frames 28 sind im gleichen Abstand voneinander angeordnet, was durch eine gleichmäßige Bewegung der Sonde 8 und durch ein gleichmäßiges Timing des Scans durchgeführt werden kann. Die Frames 28 sind geeigneterweise im wesentlichen parallel zueinander.
In einem Ausführungsbeispiel, wo der Winkel der Sonde während des Scanns geändert wird, ist die Sonde 8 an einem Träger 24 angebracht, der eine Drehung der Sonde 8 in jede Richtung erlaubt. Die Rollebene 11 bezieht sich auf die Vor- und Rück-Schwenkbewegung der Sonde 8 entlang der x-Achse an dem Rollebenen-Drehpunkt 100. Siehe 4A und 4B. Die Nickebene 13 bezieht sich auf die linke und rechte Schwenkbewegungen der Sonde 8 entlang der y-Achse an dem Nickebenen-Drehpunkt 102. Der Nick- und Roll-Drehpunkt 100, 102 erlaubt, dass die Sonde den vollen Kontakt zwischen der Sonden-Fläche 9 und der Hautoberfläche aufrechterhält, indem der Sonde 8 ermöglicht ist, dass sie unabhängig von der Haut-Kontur in einem senkrechten Winkel zur Haut zum Ermöglichen eines optimalen Ultraschallbilds positioniert werden kann. Ein kommerziell erhältlicher Winkel-Sensor 25 kann an dem Träger 24 so angebracht sein, dass er zu der Sonde 8 zu jeder Zeit sowohl zu der Rollebene 11 (x-Achse) als auch zu der Nickebene 13 (y-Achse) parallel ist, siehe 4A und 4B. Der Winkel-Sensor 25 sendet den Roll- und Nick-Winkel zu dem Positionierprogramm im Computer 12 in kurzen, regelmäßigen Intervallen, alle zehntel Sekunden in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. 13 ist ein schematisches Diagramm der Signale zwischen dem Winkelsensor, dem Computer und den Motoren.
Wo die Sonde 8 dynamisch angewinkelt wird, wenn die Sonde 8 über das Gewebe bewegt wird, treten insbesondere wo das Gewebe nicht flach ist, mehrere Probleme auf beim Erzielen der richtigen Geschwindigkeit und Standortbestimmung während des Scan. Beispielsweise ist, wenn versucht wird ein konvexes Objekt wie eine Brust gleichmäßig zu scannen, der Grad der Wölbung der Brust sowohl in der 'x'-Achse als auch in der 'y'-Achse unbekannt. Unter Verwendung einer Brust als Beispiel, nimmt, wenn die Sonde 8 mit einer konstanten Geschwindigkeit entlang der x-Achse vorangetrieben wird, die Geschwindigkeit der Sonden-Fläche 9 bezüglich der Haut bei Aufwärtsneigung und der Abwärtsneigung der Brust zu. Zusätzlich, da der Rollebenen-Drehpunkt 100 in dem Träger 24 in einigem Abstand darüber ist, wo die Sonden-Flächen 9 die Haut berührt (bezeichnet als die Hebellänge 27), werden die Sonden-Fläche 9 und der Träger 24 nicht in derselben Position entlang der x-Achse sein, wenn die Sonde 8 in der Roll-Ebene geschwenkt wird. Deshalb wird der Träger 24 hinter der Sonden-Fläche 9 auf Aufwärtsneigung und dahinter auf Abwärtsneigung sein.
Standordbestimmungs-Sensoren könnten verwendet werden zum Verfolgen des Standorts des Trägers 24 und der Winkelposition der Sonde 8 für eine genau Standortbestimmungs- und Geschwindigkeits-Korrektur. Sensoren können den Standort des Trägers 24 bestimmen, indem die Anzahl von Umdrehungen der Motoren, die die Bewegung des Träger-Arms 22 in der 'x'- und 'y'-Richtung steuern, gezählt werden. Die Winkelposition der Sonde 8 kann durch den Winkel-Sensor 25 ermittelt werden. Diese Standortbetimmungs-Sensoren sind mit der Sonde "gekoppelt", auch wenn keine direkte Verbindung zu der Sonde existieren kann.
Geschwindigkeitskorrekturen über der Haut können mit einem Winkelsensor 25 implementiert sein, welcher an der Sonde 8 angebracht ist, welcher dem steuernden Computer 12 den Winkel der Sonde 8 sowohl in der 'x' als auch in der 'y' Achse kontinuierlich sendet, mindestens zehn mal pro Sekunden. Die Winkeländerungen der 'x'-Achse kann verwendet werden, um die Geschwindigkeit für den nächsten Zeitzuwachs durch Anwenden einer zweitermigen trigonometrische Formel einzustellen. Der erste Term hält die Geschwindigkeit über die Haut konstant, indem die Horizontalgeschwindigkeit des Trägers 24 reduziert wird, wenn die Sonde 8 eine Vertikal-Geschwindigkeit erlangt durch Aufsteigen oder Absteigen entlang der Neigung der Brust. Der zweite Term berücksichtigt den Effekt des Drehpunkts beim Verschieben des Träger-Arms 22 gegenüber der Sondenfläche 9. Daher stellt der Winkel-Sensor 25 Winkeldaten dem auf den Computer 12 befindlichen Positionierprogramm bereit, welcher den x-Achsen-Motor steuert, um eine gleichmäßige Geschwindigkeit der über der Haut der Brust geschwenkten Sonde 8 zu produzieren, wobei nur die horizontale (x-Achsen) Geschwindigkeit kontinuierlich verändert wird. Zum Produzieren der gewünschten konstanten Geschwindigkeit verwendet das Positionierprogramm den Kosinus des aktuellen Roll-Winkels zum Berechnen des x-Achsen-Bewegungs-Vektors. Das Positionierprogramm kompensiert auch die horizontale Komponente der Versetzung des Trägers 24 zu der Sondenfläche 9, welche durch die Position der Rollebene-Drepunkts 100 im Träger 24 erzeugt wird, der über der Sonden-Fläche 9 ist. Das Positionierprogramm verwendet die absolute Änderung des Sinus des Roll-Winkels zwischen dem aktuellen Winkel und dem Winkel in dem vorherigen Zeitintervall unter Verwendung von folgender Formel: HV = (DV·cos(NRA) + (FL/TI·(|sin(ORA) – sind(NRA)|))wobei:
HV = Horizontale Geschwindigkeit (des Trägerarms 22, die notwendig ist, um DV bei dem aktuellen Rollwinkel zu erzeugen)
DV = Vorgabegeschwindigkeit (gewünschte Geschwindigkeit der Sondenfläche 9 über der Haut)
FL = Hebellänge (Abstand zwischen dem Rollebene-Drehpunkt 100 und dem Zentrum der Sondenfläche 9)
TI = Zeitintervall (Zeit in Sekunden zwischen Winkelmessungen)
ORA = Alter Rollwinkel (Winkel der Sonde 8 entlang der x-Achse bei der letzten Zeitzunahme)
NRA = Neuer Rollwinkel (jetziger Winkel der Sonde 8 entlang der x-Achse)
Wenn die Uhr des Computers 12 und die Software, die die Signale vom Winkelsensor 25 erhält, nicht präzise abgestimmt sind, können die Zeitintervalle (TI) in der oben genannten Gleichung leicht unterschiedlich sein. Obwohl in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Zyklen ausreichend lang sind, um jeden der kleinen Differenzen auszugleichen, kann zum Verhindern von Fehlern durch die variablen Längen-Zeitintervalle ein zusätzlicher Korrektur-Faktor eingeführt werden. Geschwindigkeiten können zum Setzen von Intervallen abgefragt werden zum Erzielen von bestimmten Abständen entlang der x- und y-Achse, aber die Ungenauigkeit der Zeit-Intervalle kann mit jeder Bewegung eher angenäherte als exakte Abstände ergeben. Diese kleinen, über eine komplette Reihe aufsummierten Fehler, könnten signifikant sein und Fehler in der Reihen-Länge und Weite ergeben. Die Lösung ist, die exakte Position der Sonde 8 entlang der Länge der x- und y-Achse nach jedem Zeitintervall abzufragen und jeden kleinen Fehler während dieses Zeitintervalls zu korrigieren und jenen Abstand in eine Geschwindigkeit umzuwandeln, die während dieses nächsten Zeitintervalls zu addieren oder zu subtrahieren ist. Das Positionierprogramm zeichnet die Anzahl der Umdrehungen der Motoren auf, die die horizontale (x- und y-Achsen) Bewegung betreiben, aus welchen die exakte Position der Sonde 8 erreicht werden kann.
Die Tatsache, dass die Sonde 8 in der Nickebene 13 angewinkelt werden kann, erzeugt einen weiteren, seitlichen Korrektur-Faktor, wobei die Daten der Standortbestimmungs-Sensoren verwendet werden. Wie der Rollebenen-Drehpunkt 100 ist der Nickebenen-Drehpunkt 102 über der Sonden-Fläche 9, so dass jede Abwinkelung der y-Achse als Folge der Krümmung des Gewebes, wie beispielsweise an einer Brust, die Sonde 8 dazu bringen wird, von ihrem geradlinigen Kurse abzuweichen. Wenn diese seitliche Bewegung nicht korrigiert wird, wird sich eine gekurvte Reihe und Lücken in der Gewebe-Abdeckung ergeben. Wieder kann unter Verwendung der Winkeländerung, welche von dem Winkelsensor 25 gesendet wird, und einer ein-termigen, trigonometrischen Formel, das Positionierprogramm auf den Computer 12 einem y-Achsen-Motor signalisiern, die Seiten-Position der Sonde 8 zum Aufrechterhalten von geraden Reihen kontinuierlich zu ändern. Zum Aufrecherhalten einer geraden Reise über eine konvexe Fläche berechnet das Positionierprogramm die Korrektur der y-Achsen-Position unter Verwendung der Änderung des Sinus des vorherigen und des gegenwärtigen Nickwinkels. Der Effekt des Neigens der Sonde 8 in der Nickebene 13 fügt einen weiteren Term hinzu zum Kompensieren einer Zusatz-Bewegung der Sonde. Jener Term wird von dem ersten Term subtrahiert und ist die Änderung des Kosinus des vorherigen und des gegenwärtigen Nickwinkels, wobei die folgende Formel verwendet wird: YCD = (PFW·(sin(OPA) – sin(NPA))) – 1/2PFW·(cos(OPA) – cos(NPA)),wobei:
YCD = y-Achse Korrekturabstand (der Sonde 8, um die Versetzung aus der Änderung des y-Achse-Winkels bei der vorangegangenen Zeitzunahme zu korrigieren)
PFW = Sondenflächen-Breite (Breite der Sondenfläche 9)
OPA = Alter Nickwinkel (Winkel der Sonde 8 entlang der y-Achse bei der letzten Zeitzunahme)
NPA = Neuer Nickwinkel (Winkel der Sonde 8 entlang der y-Achse zum gegenwärtigen Zeitpunkt).
Zum Erhalten einer kompletten Abdeckung muß der Träger 24 die Breite der Sonde 9 über die Haut bewegen, eher als entlang der 'y'-Achse, wenn seine nächste Reihe begonnen wird. Die Sensoren können zum Bereitstellen von Standort-Daten für das Positionier-Programm verwendet werden, welches den maximalen y-Achsen Winkel aufzeichnet und den maximalen Winkel in jeder Reihe in einer ein-termigen, trigonometrischen Formel verwendet und den Abstand berechnet zum Bewegen der Sonde 8 entlang der y-Achse, so dass kein ausgelassener Bereich auftritt. Zum Sicherstellen, dass kein Gewebe übersprungen wird, überlappen sich die Reihen leicht und die anfängliche Start-Position von jeder Reihe sollte zum sicheren Überlappen berechnet werden. Das Positionier-Programm verwendet die Differenz des Sinus des anfänglichen Nickwinkels und des maximalen Nickwinkels in einer Reihe zum Berechnen des Abstandes zum Bewegne des Trägers 24 auf der y-Achse zum Beginnen der nächsten Reihe, wobei die folgende Formel verwendet wird: NRO = (cos(MBA)·BFW – OAwobei:
NRO = nächste Reihenversetzung (der Sonde 8, um ausgelassene Bereichen zu vermeiden)
PFW = Sondenflächen-Breite (Breite der Sondenfläche 9)
MPA = maximaler Nickwinkel (in der gegenwärtigen Reihe)
OA = Überlappungsbetrag (der angrenzenden Reihen)
In dem Ausführungsbeispiel, wo die Winkel-Position der Sonde 8 während des Scanns dynamisch eingestellt wird zum Folgen der Konturen des zu scannenden Gewebes sind die Oberteile der Frames 28 im Wesentlichen im gleichen Abstand voneinander angeordnet und die Gewebekonturen werden ausreichend sanft sein, dass angrenzende Bilder 28 im Wesentlichen parallel zueinander sein werden, auch wenn sie um ein paar Grad differieren sollten. Obwohl angrenzende Bilder 28 in einer einzelnen Scann-Reihe 30 im Wesentlichen parallel sind, können die Bilder 28 zunehmend weniger parallel werden, wenn sie von einer steigenden Anzahl von Frames 28 getrennt sind. Die Frames 28 in zwei angrenzenden Scann-Reihen 30 sind nicht notwendigerweise im Wesentlichen parallel.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann ein Organ wie eine Brust in einem Segment gescannt werden, wobei die Scann-Reihen 30 über die komplette Brust von der Seite zur Mitte fortschreiten, oder umgekehrt. 5 stellt eine Serie von Scann-Reihen 30 dar, die ein Segment aufweisen. In anderen Ausführungsbeispiel kann jede Brust in zwei Segmenten gescannt werden, wobei die erste Scan-Reihe jedes Segment in der Mitte der Brust an der Brustwarze ausgerichtet wird und aufeinanderfolgende Scann-Reihen 30 fortschreitend weiter von der Brustwarze sind.
Betrachtungsprogramm
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Betrachtungsprogramms (oder die Bildbetrachter-Anwendung) eine abgespeckte, monolithische 32-Bit-Windows-Anwendung, welche zum Laufen auf Windows 95, Windows 98, NT 4 und Windows 2000 designt ist. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist zum Anschließen mit und zum Erlangen von Daten von dem medizinischen Ultraschall-Scanner General Electric Logic 700 realisiert. Das Betrachtungsprogramm könnte natürlich zum Laufen auf anderen Computersystemen und zukünftigen Versionen von Betriebssystemen und zum Anschließen an andere Typen von Scann-Vorrichtungen geschrieben sein. Wie in den Ansprüchen verwendet bezieht sich "Computer" im Wesentlichen auf jede geeignete Vorrichtung, welche zum Bearbeiten von Daten einen oder mehrere Mikroprozessoren verwendet.
Die monolytische Struktur des Betrachtungsprogramms und die relativ kleine Größe erlauben es, dass es mit den Abbildungsdaten zum Erleichtern des Transports und der Betrachtungsflexibilität verdichtet wird. In den meisten Fällen können komplette Scanndaten für einen Patient und das Programm auf einer einzelnen CD angeordnet werden, was dem Anwender erlaubt, eine Anzahl von Patienten-Scanns in einem relativ kleinen Packet zu transportieren und sie auf jedem Computer zu betrachten, der mit der Software auf der CD kompatibel ist. Obwohl es noch bequemer wäre, Scanns durch E-Mail zu übertragen, macht die aktuelle Geschwindigkeits- und Größen-Begrenzung der E-Mail das Senden des gesamten Scanns unpraktisch. Falls jedoch gewünscht wird, kann das Anzeigeprogramm kleine Segmente der Scanndaten auswählen und mit dem Anzeigeprogramm zu einer kleinen Dateneinheit verdichten, die zum Senden über gängige E-Mail-Systeme geeignet ist. Andere Zuführ-Möglichkeiten können auch angewendet werden, wie beispielsweise das datenübertragen von Videos über das Internet oder diskrete Dateien-Downloads, welche Dateikompression zum Beschleunigen der Downloadzeit verwenden. Zusätzlich kann der Betrachter einzelne Bilder 28 in ein Standardbildformat wie beispielsweise Bitmap exportieren oder drucken.
In anderen Ausführungsbeispielen kann das Anzeigeprogramm designt sein zum alleinigen Funktionieren auf einem Computer, auf dem es gespeichert ist, oder es kann sich auf einem Server in einer Client-Server-Umgebung befinden. Das Programm kann auch un-monolithisch sein, wobei Java oder eine ähnliche Sprache in einer netzwerk-zentralen Umgebung verwendet wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, welches in 1 gezeigt ist, steuert das Betrachter-Programm die Scann-Betätigung und die Daten-Entladung über eine Verbindungs-Vorrichtung 14 wie beispielsweise ein Netzwerk TCP/IP-Interface. Andere Verbindungsvorrichtungen könnten verwendet werden oder wobei bei bestimmten Scannern keine gebraucht werden. Die General Elektrik Logiq 700 Ultraschall-Scanvorrichtung hat einen internen Speicher, der eine endliche Menge an Bilddaten speichern kann, bevor das Entladen zum Freimachen des Speicher für einen anderen Scann erforderlich wird. Andere Scann-Vorrichtungen haben keinen solchen Speicher, sondern weisen stattdessen einen Datenstrom-Output auf, wenn der Scann durchgeführt wird, und das Programm ist in der Lage, Bilddaten von einer Vielzahl von Scann-Vorrichtungen zu erwerben.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel funktioniert der Computer als ein Receiver und Recorder für die Ultraschallbilder, die von der Ultraschall-Scanvorrichtung erzielt werden. Wie in 6 gezeigt, wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Handshake-Sequenz zwischen der Bildbetrachter-Anwendung und dem Scanner zum Starten des Scann-Beschaffungsprozesses 32 verwendet. Die Bildbetrachter-Anwendung ruft dann den Scanner zum Freimachen seines internen Bildspeichers 34 und dann zum Beschaffen einer Scannreihe in seinem internen Speicher 36 auf. Die Bildbetrachter-Anwendung friert den Scannspeicher 38 ein, ermittelt die Anzahl von Frames 28 in dem Speicher, ihre Abmessungen und das Bildpunkt-Format 40, initialisiert eine neue Scann-Reihe in der Bild-Datei 42, liest einzelne Frames 28 aus dem Speicher 44, zählt das Frame-Format 46 und schreibt sie in die Bild-Datei 48 auf eine Datenspeichervorrichtung. Dann wiederholt sie den Beschaffungsprozess bis alle Frames 28 in der Scann-Reihe bearbeitet 50 sind und beendet die Scann-Reihe in der Datei 52. Sie beginnt dann überall mit zusätzlichen Scann-Reihen 30, bis der gesamte Scann in der Bilddatei 54 erfasst ist. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bildbetrachter-Anwendung verwendet ein geschütztes Bilddateiformat, das einen Dateikopf für Patienteninformation und Scann-Informationen ("Bilddatei") enthält, aber Bilder können auch in ein standardisiertes Format wie DICOM ungewandelt werden.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das die Anwenderoberfläche für den Datenübertragungsprozess von dem Scanner zu dem Computer zeigt. Der Anwender erzeugt eine neue Datei durch Wählen aus dem Datei-Menü 56, spezifiziert einen Namen für die neue Datei 58, trägt die Patientendaten und relevanten Informationen 60 ein, macht eine Selektion aus dem Datenmenü 62 und spezifiziert, welches Segment der Brust dran ist, erfasst 64 zu werden. Der Anwender startet dann den Erfassungsprozess 66 und Frames 28 werden dann aus dem Bildspeicher des Scanners über eine Verbindungs-Vorrichtung 14 wie beispielsweise ein Netzwerkinterface sequentiell entladen, dann standartisiert, verlustfrei komprimiert (wenn erwünscht) und in eine Bilddatei sequentiell geschrieben, wobei die Datei auf einer Daten-Speichervorrichtung gespeichert wird. Wenn alle gespeicherten Bilder bearbeitet sind, beendet die Bildbetrachter-Anwendung die konstruierte Reihe in der Bilddatei 68. Eine andere Scannreihe kann dann erfasst werden usw., oder die Verbindung zu dem Scanner kann abgebrochen 70 werden. Zum Entladen eines Datenstroms absolviert das Programm eine Durchschrift in Echtzeit.
Erfassen der Daten
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erzeugt die Bildbetrachter-Anwendung (und zeigt nachfolgend an) eine geschützte Bilddatei, deren Format einen Dateikopf 72, einen Patienteninformationsblock 74 und Null oder mehrere Blöcke von Scannreihen-Bildern 76 aufweist, wie in 8 gezeigt. Der Patientinformationsblock 74 weist nicht nur Informationen über den Patienten, sondern auch Informationen über den Scann an sich auf, wie beispielsweise die Tiefe und Breite des Scanns, die Länge der Scann-Reihe, die Geschwindigkeit des Trägers 24 während des Scanns, die Anzahl der Frames pro Sekunde, die von dem Scanner eingefangen werden, den Abstand zwischen jedem Frame, usw.
In einem anderen Ausführungsbeispiel, wo die Winkelposition der Sonde während des Scanns dynamisch eingestellt wird, kann das Bildbetrachterprogramm auf einer Datenspeicher-Vorrichtung die Winkelposition von jedem Frame und andere Informationen für jeden Frame speichern. Die Winkelposition-Daten können dem Bildbetrachterprogramm mittels dem Scanner 6, von dem Winkelsensor 25, der an der Sonde oder dem Träger 24 angebracht ist, oder von einem dazwischengestalteten Computerprogramm, welches diese Daten sammelt, bereitgestellt werden.
Die Bildbetrachter-Anwendung ist implementiert, um weitgehend unabhängig von der einzelnen Scanner-Hardware zu sein, mit welcher sie gepaart wird. Ein bestimmtes Modul, das für jeden Scanner geschrieben ist, ist für das Daten-"Standardisieren" aus dem internen Format, das bei diesem speziellen Scanner verwendet wird, hin zu dem Format, das innerhalb einer Bilddatei verwendet wird, zuständig. Der Computer arbeitet als eine Umwandlungs-Vorrichtung zum Umwandeln dieser Scanner-Daten in das Bilddatei-Format der Bildbetrachter-Anwendung. Scannreihen-Frame-Elemente, die in einer Bilddatei gespeichert sind, werden in ein Format geschrieben, das für eine schnelle Wiedergabe während der Anzeige optimiert ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Bildbetrachter-Anwendung auf Computern betrieben, welche ein WIN 32-Betriebssystem verwenden, und Scann-Frames 28 werden in Bilddateien in einem 8-Bit-Format geschrieben, welches das 8-Bit Graustufen Windows DIB (vorrichtungs-unabhängiges Bitmap) Format genau spiegelt. Das erlaubt, dass die Bilder mit praktisch keiner Routineübersetzung auf einem Windows-Computer effizient angezeigt werden.
Anzeigen der Bilder
Nach dem Erwerben, Konvertierung und Speichern der Scann-Daten ist die zweite Hauptaufgabe der Bildbetrachter-Anwendung, die Scann-Bilder anzuzeigen. Die Bildbetrachter-Anwendung öffnet eine vorher erzeugte Bilddatei und übergibt aufeinanderfolgende Scann-Reihen-Frames innerhalb seines Interfaces auf eine "filmartige" Weise. Die Bilder können mit variabler Geschwindigkeit, vorwärt oder rückwärts abgespielt werden, und können bei einem einzelnen Frame verweilen.
Das Anwender-Interface für das Betrachtungsprogramm kann größtenteils aussehen und zu bedienen sein wie kommerziell erhältliche, digitale Video-Player wie beispielsweise Microsoft Windows Media Player, mit Schaltflächen für Play, Pause, Stop und einen Schiebebalken zum Vor- und Zurückbewegen innerhalb von Segmenten, usw. Die Wiedergabe-Merkmale könnten standard Windows Input/Output-Betätigungen anwenden, welche in digitalen Video-Anwendungen allgemein verwendet werden. Ein verallgemeinertes Ablaufdiagramm, das die Anwender-Interface-Schritte zur Abspiel-Betätigung zeigt, ist in 9 gezeigt.
Eine der Merkmale der Bildbetrachter-Anwendung ist eine Standortbestimmungs-Funktion, welche den physikalische Standort (auf dem Patienten) für jeden Punkt auf jeden Frame 28 ermittelt, wobei irgendein ausgewählter Referenz-Punkt auf demselben Frame oder auf einem anderen Frame gegeben ist. Wenn beispielsweise der Arzt eine Abnormalität auf dem einem Frame finde, muss er dann in der Lage sein, einige auffallende Merkmal anderswo in den Frame-Daten zu find, d.h. die Brustwarze oder eine temporäre Markierung, welche von dem Bediener platziert ist, und dann die Position der Abnormalität relativ zu jenem Referenz-Punkt finden.
Das Anwender-Interface für das Standortbestimmungsmerkmal funktioniert so wie in dem Ablauf-Diagramm in 10 gezeigt ist. Der Anwender markiert den "Punkt von Interesse ("POI") auf einem einzelnen Frame 28, welcher betrachtet 78 wird, indem er mit der Computermaus 80 doppelt angeklickt wird. Ein überlappendes Fenster erscheint dann und innerhalb dieses Fensters zeigt eine kleine Anzeigetafel "miniaturbild"-große Sonograph-Frames, die aus den Scann-Reihen (eigentlich demselben Reihen-"Segment") genommen werden, in denen die Abnormalität liegt 82. Der Anwender kann dann die miniaturbild-großen Frames durchreisen, bis er einen Referenz-Frame lokalisiert, der einen Referenzpunkt ("RP") aufweist, den er zu verwenden wünscht 84. Im Falle eines Brust-Scanns wird die Brustwarze oftmals der RP sein, die durch Positionieren eines speziellen Polsters 120 über der Brustwarze absolut identifiziert werden kann, welches auf dem Betrachtungs-Abbild einfach identifizierbar ist. Der Anwender kann dann einen Punkt auf diesem Referenz-Frame unter Verwendung der Maus 84 markieren. Das Bildbetrachterprogramm berechnet sofort die erste Position relativ zu dem Bezugspunkt 86 und zeigt die Ergebnisse (sowohl im Text- als auch im Graphik-Format) dem Anwender an 88. Der Anwender schließt dann die Dialogbox zum Beenden der Funktion 90.
Zum Implementieren der Standortbestimmungs-Funktion nutzt die Bildbetrachtungs-Anwendung die vom dem Scan bekannten Daten aus, welche in den Dateikopf der Bilddatei als Teil des Datenbeschaffungsprozess geschrieben werden. Solche Informationen weisen die Breite des Frames und den Abstand zwischen aufeinander folgende Frames in einer einzelnen Scann-Reihe und die Versetzung zwischen Scann-Reihen auf. Innerhalb eines einzelnen Frames berechnet die Standortbestimmungs-Funktion die Position eines anwederausgewählten Punktes mittels Proportional-Mathematik unter Verwendung der Anzahl von Abbildungsdaten-Punkten (Pixels) in der Höhe und Breite und der Größe des Frames, um den Abstand des Punktes zu den Seiten des Frames zu berechnen. Das Programm zählt die Anzahl der Pixel über der Breite des Frames, wobei dann die anwender-ausgewählte Pixel-Position mit der Bildbreite multipliziert und durch die gesamte Anzahl der Pixel dividiert wird. Angenommen, dass die Bildbreite beispielsweise 4 cm ist, dass das Programm 400 Pixel über jene Breite zählt und dass der Anwender einen Punkt bei der Pixel-Position 100 auswählt: 100·4cm/400 = 1 cm. So ist der ausgewählte Punkt 1 cm von der Seite des Frames. Das Programm führt dann eine ähnliche Berechnung aus, um den Abstand des ausgewählten Punkts zu dem oberen Teil des Frames zu ermitteln. 10 stellt diesen Prozess dar und zeigt auch wie die Standortbestimmungs-Funktion die Abstände und die Winkel von einem anwender-ausgewählten Punkt von Interesse (POI) zu einem anwender-ausgewählten Referenzpunkt (RP) unter Verwendung der bekannten Werte und einfacher Trigonometrie 86 ermittelt. Beim Brustkrebs-Screening ist der POI normalerweise ein vermutetes Karzinom und der RP ist die Brustwarze.
Die im Wesentlichen gleichmäßige Bewegung der Sonde 8 ergibt im gleichen Abstand voneinander angeordnete Frames 28 und daher wird der Abstand von einem Referenz-Frame zu einem einzelnen Frame durch Abzählen der Anzahl von Frames zwischen ihnen und durch Multiplizieren mit dem Zwischenraum 86 berechnet. Zusätzlich ist die Überlappung zwischen jeder Scann-Reihe bekannt und daher ist das Ermitteln des Standortes, wenn der RP in einer anderen Scann-Reihe als der POI ist, eine einfache Angelegenheit des Ermittelns der Überlappung und des Messens des Abstandes und des Anwendens von Trigonometrie zum Durchführen jeder Winkel- und verbleibenden Abstand-Berechnung 86. Deswegen liefert das Abzählen der Frames ab dem RP und das Berücksichtigen ihrer Überlappung den Standort von jedem einzelnen Bild.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wo die Winkel-Position der Sonde während des Scann-Prozesses dynamisch eingestellt wird, kann das Bildbetrachtungs-Programm die Winkelposition von jedem Frame während des Scanns von dem Winkel-Sensor 25 zusammen mit den anderen, oben beschrieben Informationen erzielen. Durch Verwenden dieser Informationen kann die Standortbestimmungs-Funktion wieder die einfache Trigonometrie benutzen, um die Abstände zwischen dem RP und dem POI zu berechnen.
Ein anderes Merkmal der Bildbetrachter-Anwendung ist deren Fähigkeit, genau den Abstand zwischen zwei anwender-ausgewählte Punkten auf einem einzelnen Frame zu messen. Dies erlaubt dem Anwender, Anomalien oder Merkmale zu messen, die in den Bildern gefunden werden. Der Messprozess ist dem Standortbestimmungs-Funktion-Prozess sehr ähnlich. Unter Verwendung der bekannten Werte für Frame-Tiefe und -Breite verwendet die Messfunktion Proportional-Mathematik, um den Abstand zwischen den beiden Punkten zu ermitteln. Zum diagonalen Messen quer über einen Frame wird Proportional-Mathematik verwendet, um die Längen der Dreieckschenkel zu ermitteln, und einfache Trigonometrie wird verwendet, um die Länge der Hypotenuse zu berechnen, welche der Abstand zwischen den Punkten ist.
Ausführungsbeispiel ohne Träger
Es ist möglich, die sequentiellen Scanns ohne das Verwenden eines Trägers zu erzielen. Die Sonde kann mit einem oder mehreren Positionssensoren gekoppelt werden, um Positionsdaten zu liefern, die mit jedem einzelnen Frame korrelieren. Der Begriff "gekoppelt" bedeutet, dass die Sensoren an der Sonde an sich befestigt sein könnten oder verwendet werden könnten, um die Bewegung der Sonde ohne wirkliche Befestigung zu verfolgen. Die Sensoren können dem Bediener Feedback liefern, die Sonde über das Gewebe mit der richtigen Geschwindigkeit zu bewegen und jede Scann-Reihe in der richtigen Position zu starten. Das wird genügend Abdeckung des Gewebes ohne den Bedarf von einem mechanisierten Träger ermöglichen. Zum Erzielen eines relativ gleichmäßigen Abstands zwischen den Frames könnte alternativ ein Geschwindigkeitssensor an der Sonde der Ultraschall-Scann-Vorrichtung signalisieren, die Frame-Erfassungsrate zu variieren zum Übereinstimmen mit der Geschwindigkeit der Sonde wie sie über das Gewebe bewegt wird.
Dieses Ausführungsbeispiel ohne Träger verlässt sich nicht notwendigerweise auf die präzise Bewegung des Trägers zum Bereitstellen eines gleichmäßigen Abstands zwischen den Frames einer Scann-Reihe, um die Abstände zwischen Frames zu berechnen. Weil für jeden Frame Standortbestimmungs-Daten verfügbar sind, kann die Standortbestimmungs-Funktion der Bildbetrachter-Anwendung die Standortbestimmungs-Informationen von dem POI-Frame verwenden und sie mit der Standortbestimmungs-Informationen von dem RP-Frame vergleichen und die notwendigen Abstands- und trigonometrischen Berechnungen durchführen zum Ermitteln der Abstände des RP zu dem POI.
Der Standortbestimmungs-Sensor kann in einer Vielzahl von Ausführungen ausgestaltet sein. Ein einfacher Neigungsmesser kann zum Ermitteln der Orientierung der Sonde zu zwei oder drei Achsen verwendet werden. Die Position der Sondenfläche 9 kann mittels eines internen Sensor-Systems oder eines Laser- oder eines Infrarotsystems oder eines lokalen Radiofrequenz-Positionier-Systems verfolgt werden. Alternativ könnte eine einfache Rad-Vorrichtung zum Messen der Abstände sowie der Geschwindigkeit verwendet werden, mit der die Sonde über das Gewebe bewegt wird. Alternativ könnte ein optischer Bewegungssensor wie beispielsweise solche, die normalerweise in einer optischen Maus verwendet werden, oder ein Laser-Interferometer an der Sonde zum Verfolgen der Bewegung angebracht sein. Wenn in Zusammenhang mit einer Abdeckung zum Scannen von Brustgewebe verwendet, kann die Abdeckung aus irgendeinem Typ von Stoff gemacht sein, welches mit einem optischen Bewegungssensor kompatibel ist. All diese Systeme könnten einen Punkt auf dem Körper als Referenz-Position verwenden, wie beispielsweise die Brustwarze, wenn das System zum Brust-Scannen verwendet wird.
Verfahren zum Gewebe-Screening
Die oben beschriebenen Vorrichtungen, die Sonde, der Scanner, der Träger und das Betrachtungsprogramm können zum Bereitstellen eines Verfahrens zum Scannen von Anomalien im Zellgewebe wie beispielsweise Krebs kombiniert werden. Das Gewebe wird gescannt und der Anwender betrachtet die Bilder auf einem Computer, wobei durch die Bilder auf "filmartige" Weise gescannt wird. Diese Technik bewirkt, dass jede Anomalie im Gewebe während dem schnellen, sequentiellen Abspielen sichtbar wird, da sie die normale Faser-Ebene oder -Scheibe verkrümmt oder zerreißt. Der Anwender kann dann die Bilder zurück und vorspielen, bis der Frame gefunden ist, welcher die Anomalie aufweist und der Anwender kann diese Anomalie markieren und dieselbe lokalisieren unter Verwendung der Standortbestimmungs-Funktion des Programms. Das Betrachtungsprogramm gibt ein akustisches und/oder visuelles Signal ab, welches das Ende von jeder Scann-Reihe 30 oder jedem Segment markiert, so dass dem Anwender ermöglicht wird, immer die ungefähre Position des aktuellen Bildes zu kennen, ohne dass er von den Bildern wegzuschauen hat. Die Bildbetrachtungs-Anwendung kann auch eine kontinuierliche Schleife mit einem anwender-ausgewähltem Start- und Endpunkt abspielen. Nachfolge-Untersuchungen können unter Verwendung der Standortbestimmungs-Information durchgeführt werden, welche eine fokussierte Ultraschall-Untersuchung, Biopsie, usw. aufweisen.
Einzelne Bilder können unter Verwendung von Bildbearbeitungs-Software wie beispielsweise Photoshop manipuliert werden, wobei Filter oder andere Manipulations-Techniken verwendet werden, um das Auftreten der Anomalien zu verbessern und um sie sichtbarer zu machen, einschließlich der Bildvergrößerung. Die Helligkeit und der Kontrast der Frames können eingestellt werden. Zusätzlich ist eine Vielzahl von Bildverbesserungs-Algorithmen im Stand der Technik allgemein bekannt und das Betrachtungsprogramm erlaubt deren Benutzung "fliegend", wenn die Bilder in schneller Abfolge angezeigt werden.
Es wird vorhergesagt, dass der Bildüberprüfungs-Prozess eventuell automatisiert werden kann, sobald Software zum Identifizieren jeder Anomalie entwickelt ist. Wenn notwendig, könnte der Anwender dann die Bilder studieren, um die Genauigkeit der Software-Erkennung zu ermitteln.
Für das ausdrückliche Scannen von Brust-Gewebe ist die folgende Methodik geeignet: Der mechanische Sonden-Träger 24 wird verwendet und abhängig von der Größe der Sonde kann die Brust in Streifen oder insgesamt gescannt werden bzw. entweder in mehreren oder einem einzigen Durchlauf. Die Brust kann mit oder ohne Abdeckung gescannt werden. 11A und 11B zeigen eine büstenhalter-artige Abdeckung 92, die beim Halten der Brust an Ort und Stelle zum Screening helfen kann, sowie bei der gleichmäßigen Vollständigkeit beim Bildersammeln assistiert, indem Verluste durch Ultraschall-Beschattung reduziert werden. Die Abdeckung 92 stellt dem Patienten etwas Sittsamkeit bereit. Gegenwärtige Ultraschall-Technologien erfordern das Verwenden von sonographischen Kopplungs-Mitteln, üblicherweise ein Gel, um jegliche Luft zwischen der Sonde und der Haut auszuschließen. Daher müsste jede derartige Abdeckung 92 in der Lage sein, Gel zu absorbieren, relativ transparent für Ultraschall-Energie sein und einen ausreichend lockeren Stoff aufweisen, so dass jegliche Luft, welche zwischen Haut und Abdeckung 92 gefangen ist, leicht austreten kann. Die Abdeckung 92 könnte mit dem Kopplungs-Mittel vorimprägniert sein oder das Mittel könnte von dem Bediener kurz vor dem Scannen aufgetragen werden, oder beidem. Um zu verhindern, dass der Patient nach dem der Scann abgeschlossen ist eine mit Gel vollgesogene Abdeckung 92 über seinen Kopf ziehen muss, könnte die Abdeckung 92 so designt sein, dass sie nach der Verwendung auseinanderzunehmen ist. Die Abdeckung 92 kann mit einer Naht im Rücken 94 eingerichtet sein, die mit einer Kettenstichnaht eingerichtet ist, welche leicht zu öffnen ist, so dass die Abdeckung 92 beseitigt werden kann, indem sie über die Arme des Patienten abgestreift wird. Die Schulter-Nähte 96 könnten ebenfalls als Kettenstichnaht durchgeführt sein, um das Beseitigen weiter zu erleichtern. Da in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Abdeckung 92 als Einwegartikel designt ist, könnte die Abdeckung 92 mit einer Schere ohne die Notwendigkeit für eine spezielle Näherei aufgeschnitten werden. Reißverschlüsse, Klett- oder andere Verschlüsse können auch verwendet werden, um das Anlegen oder Beseitigen der Abdeckung 92 zu erleichtern, und würden erlauben, dass die Abdeckung 92 wiederzuverwenden ist. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel verwendet einen Streck-Stoff für die Abdeckung 92, aber jedes geeignete Material, welches Ultraschall-Energie übertragen oder durchpassieren kann, könnte verwendet werden.
Ein Brustwarzen-Polster 120 wird auf die Brustwarze des Patienten platziert, um einen Referenzpunkt auf den Bildern bereitzustellen. Das Brustwarzen-Polster 120 bildet sich auf den Scann-Bildern wegen seiner Ultraschalleigenschaften ab, die es vom Brustgewebe unterscheiden. Das Brustwarzen-Polster 120 besitzt außerdem den zusätzlichen Vorteil des Reduzierens der Ultraschall-Beschattung. 12A, 12B, 12C stellen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Brustwarzen-Polsters 120 dar, welches aus einem ultraschallleitenden Material gemacht ist, wie beispielsweise einem Solid-Gel. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Brustwarzen-Polsters 120 ist ungefähr 70 mm im Durchmesser und variiert in der Dicke von weniger als 1 am Umfang bis hin zu 4 mm in der Mitte, aber andere Größen könnten verwendet werden. Größere und dickere Gelpolster sind für isolierte Ultraschall-Scanns kommerziell verfügbar, wo das Versetzen der Sonde von dem Gewebe vorteilhaft ist, aber sie sind nicht designt, dass quer über ihre Pheripherie während eines Scanns komplett verfahren wird. Wie in 12A, 12B und 12C gezeigt ist das kreisförmige Brustwarzen-Polster 120 um seinen gesamten Umfang zu einem Rand 122 spitz zulaufend und weist eine sehr weiche Oberfläche auf. Der Rand 122 des Brustwarzen-Polsters 120 ist dick genug, um reißen zu widerstehen, jedoch dünn genug, dass der Ultraschall-Sonde das Verfahren über seinen Umfang während des Scannens erlaubt wird, ohne dass das Brustwarzen-Polster 120 verlegt wird oder dass ein Ultraschall-Schatten am Rand 122 des Brustwarzen-Polsters bewirkt wird. Das Brustwarzen-Polster 120 kann an Ort und Stelle gehalten werden, indem es unter der oben erwähnten Stoffabdeckung 92 positioniert ist.
Wie oben beschrieben, werden die Bilder auf eine schnelle sequentielle Weise beurteilt, wobei ein Bewegungs-Sinn durch das Brustgewebe hindurch vermittelt wird. Der Bewerter kann eine Störung der normalen Brustgewebe-Struktur durch eine vergleichende Bildanalyse oder durch Beobachtung beobachten oder erkennen. Das Verfahren hat Vorteile gegenüber anderen Ultraschall-Scann-Technologien, einschließlich der Folgenden:

1) Parallele und angrenzende Bilder werden erzielt, wobei die Abdeckung des Brustgewebes optimiert wird und das Auftreten der Bilder verbessert wird, wenn sie auf eine "filmartige" Weise betrachtet werden.
2) Die komplette Brust ist in einer einheitlichen und reproduzierbaren Weise abgebildet.
3) Die Bilder können aufrechterhalten und einzeln in Streifen-Form oder zusammengesetzt überprüft werden zum Darstellen einer kompletten Brust, wie beispielsweise eine 3D-Rekonstruktion.

Demzufolge ist ein verbessertes Ultraschall-Zell-Gewebe-Screening-Werkzeug offenbart. Obwohl Ausführungsbeispiele und Anwendungen in dieser Erfindung gezeigt worden sind, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass viel mehr Modifikationen möglich sind, ohne von dem erfinderischen Konzept hierin abzuweichen. Die Erfindung ist daher nicht einzuschränken, außer auf den Sinn der beigefügten Ansprüche.

Claims

System zum Abtasten von Brustgewebe, aufweisend: eine Ultraschall-Scannvorrichtung mit einer Ultraschall-Sonde, von welcher Bilddaten erzeugbar sind, die Bilder von Zellgewebe repräsentieren; einen oder mehrere mit der Sonde gekoppelte Sensoren, um den Ort der Sonde zu ermitteln; einen Bildanzeiger, um die Bilddaten als Bilder anzuzeigen, wobei der Bildanzeiger eine schnelle sequentielle Anzeige der Scannbilder bereitstellt; ein Polster, um die Brustwarze des Patienten abzudecken, wobei das Polster Ultraschall leitfähig ist und von Brustgewebe verschiedene Ultraschall-Merkmale aufweist; und eine Stoffabdeckung für das Brustgewebe, welche geeignet ist, um das Brustgewebe während des Scannens in Stellung zu halten, wobei der Stoff in der Lage ist, einen Ultraschall-Kopplungs-Wirkstoff zu absorbieren und die Ultraschall-Energie mit minimaler Interferenz zu übertragen.
System gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Empfänger, um Bilddaten von der Ultraschall-Scanvorrichtung zu empfangen.
System gemäß Anspruch 2, ferner aufweisend: einen Aufnehmer, welcher in Kommunikation mit dem Empfänger steht, um die Bilddaten zu speichern.
System gemäß Anspruch 2, ferner aufweisend: eine Umwandlungsvorrichtung, welche in Kommunikation mit dem Empfänger steht, welche die Bilddaten in ein mit dem Bildanzeiger kompatibles Format umwandelt.
System gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: ein Polster, um die Brustwarze des Brustgewebes abzudecken, wobei das Polster Ultraschall leitfähig ist und von Brustgewebe verschiedene Ultraschall-Merkmale aufweist, wobei das Polster unter der Stoffabdeckung ist und mittels der Stoffabdeckung in Stellung gehalten wird.
System gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Träger, welcher angetrieben wird, um progressiv über das Zellgewebe bewegt zu werden, wobei die Sonde am Träger befestigt ist, um eine Serie von Querschnittsbildern des Zellgewebes zu erzeugen, welche im Wesentlichen parallel zu benachbarten Bildern innerhalb der Serie sind.
System gemäß Anspruch 6, ferner aufweisend: eine Steuervorrichtung, welche in Kommunikation mit der Sonde steht, um die Sonde, während der progressiven Bewegung der Sonde über das Zellgewebe, sequentiell zu aktivieren.
System gemäß Anspruch 6, welches ferner einen Computer aufweist, welcher die progressive Bewegung der Sonde steuert und welcher der Frame-Einfangrate des Ultraschall-Scanners angepasst ist.
System gemäß Anspruch 6, ferner aufweisend: eine Plattform, um den Patienten zu fixieren; einen für translatorische Bewegung relativ zu der Plattform befestigten Trägerarm, wobei der Träger mit dem Trägerarm verbunden ist und die Sonde mit dem Träger verbunden ist, wobei die Sonde relativ zu dem Trägerarm um mindestens eine Achse drehbar angebracht ist.
System gemäß Anspruch 9, ferner aufweisend: mindestens einen mittels mindestens eines Mikroprozessors gesteuerten Motor, um die Sonde und den Träger über das Zellgewebe zu bewegen.
System gemäß Anspruch 9, ferner aufweisend: mindestens einen mittels mindestens eines Mikroprozessors gesteuerten Motor, um die Drehposition der Sonde einzustellen.
System gemäß Anspruch 11, welches ferner ein zusätzliches System zum dynamischen Einstellen der Drehposition der Sonde aufweist, aufweisend: einen oder mehrere Verschiebungssensoren, welche der Sonde benachbart sind; wobei der/die Verschiebungssensor(en) Signale erzeugt/erzeugen, welche an den mindestens einen Mikroprozessor übertragen werden, welcher wiederum Signale erzeugt, die an den mindestens einen Motor übertragen werden, um die Drehposition der Sonde einzustellen.
System gemäß Anspruch 10, bei welchem der mindestens eine Mikroprozessor die Geschwindigkeit der Sondenfläche über der Haut basierend auf der Motordrehzahl und der Winkelposition der Sonde ermittelt und Signale an den mindestens einen Motor überträgt, um eine einheitliche Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten.
System gemäß Anspruch 13, bei welchem der mindestens eine Mikroprozessor die geeignete Geschwindigkeit unter Verwendung der folgenden Formel berechnet: HV = (DV·cos(NRA) + (FL/TI·(|sin(ORA) – sin(NRA)|),wobei: HV = Horizontale Geschwindigkeit (des Trägerarms, welche notwendig ist, um DV bei dem gegenwärtigen Rollwinkel zu erzeugen) DV = Vorgabegeschwindigkeit (erwünschte Geschwindigkeit der Sondenfläche über der Haut) FL = Hebellänge (Abstand zwischen dem Rollebenen-Drehpunkt und dem Mittelpunkt der Sondenfläche) TI = Zeitintervall (Zeit in Sekunden zwischen Winkelmessungen) ORA = Alter Rollwinkel (Winkel der Sonde entlang der x-Achse bei der letzten Zeitzunahme) NRA = Neuer Rollwinkel (Winkel der Sonde entlang der x-Achse zum gegenwärtigen Zeitpunkt).
System gemäß Anspruch 10, bei welchem der mindestens eine Mikroprozessor die seitliche Position der Fläche der Sonde während des Scanprozesses ermittelt und Signale an den mindestens einen Motor überträgt, um Positionskorrekturen zu machen.
System gemäß Anspruch 15, bei welchem der mindestens eine Mikroprozessor die seitlichen Positionskorrekturen unter Verwendung der folgenden Formel berechnet: YCD = (PFW·(sin(OPA) – sin(NPA))) – 1/2PFW·(cos(OPA) – cos(NPA)),wobei: YCD = y-Achse Korrekturabstand (der Sonde, um die Versetzung aus der Änderung des y-Achse-Winkels bei der vorangegangenen Zeitzunahme zu korrigieren) PFW = Sondenflächen-Breite (Breite der Sondenfläche) OPA = Alter Nickwinkel (Winkel der Sonde entlang der y-Achse bei der letzten Zeitzunahme) NPA = Neuer Nickwinkel (Winkel der Sonde entlang der y-Achse zum gegenwärtigen Zeitpunkt).
System zum Unterstützen von Ultraschall-Scannen von Brustgewebe, aufweisend: eine Stoffabdeckung für das Brustgewebe, welche angepasst ist, um das Brustgewebe während des Scannens in Stellung zu halten; und einen auf die Abdeckung angewendeter Ultraschall-Kopplungs-Wirkstoff; wobei die Abdeckung in der Lage ist, den Kopplungs-Wirkstoff zu absorbieren und Ultraschall-Energie mit minimaler Interferenz zu leiten; wobei das System ferner ein Polster zum Abdecken der Brustwarze des Brustgewebes aufweist, wobei das Polster Ultraschall leitfähig ist und von Brustgewebe verschiedene Ultraschall-Merkmale aufweist, wobei das Polster unter der Stoffabdeckung platziert ist und mittels der Stoffabdeckung in Stellung gehalten wird.
Hilfsmittel für Ultraschall-Brustscannen, welches ein über der Brustwarze platziertes Polster aufweist, wobei das Polster Ultraschall leitfähig ist und von Brustgewebe verschiedene Ultraschall-Merkmale aufweist, wobei das Polster scheibenförmig ist mit seiner größten Dicke in der Mitte der Scheibe und um die Gesamtperipherie des Polsters zum Rand hin verjüngt ist.